CN108084968B - 一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法 - Google Patents

一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，包括：将PVA含量为0.5～3wt％的退浆废水置于过滤器中进行初步过滤预处理，得到PVA退浆废水清液；在膜蒸馏装置中透过疏水微滤膜进行初步浓缩，得到PVA含量为2.5～5wt％的PVA浓缩液；置于多级超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，得到PVA含量为8～12wt％的PVA浓缩液；与交联剂、阻燃剂混合搅拌，进行调质，得到抑尘剂。本发明方法简单，操作方便，环境友好，无二次污染，利用PVA的高分子特性，在退浆废水中有效地提取出有用物质，浓缩后进行资源化利用制备抑尘剂，性能优良，在防尘固沙领域有很大的应用潜力，具有明显的环境效益。

Description

一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法
技术领域
本发明属于纺织印染行业退浆废水的资源化利用技术领域，特别涉及一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法。
背景技术
聚乙烯醇PVA具有良好的成膜性及粘附性，作为织物上浆的主要原料应用于经纱上浆已有70多年的历史，至今仍鲜有替代品可与之媲美。在印染加工前，为去除棉布上的浆料及棉纤维上的部分天然杂质，必须进行退浆。退浆废水虽然水量不高，但有机物含量大且碱性强，除PVA外还含有润滑剂、柔软剂、增稠剂、防腐剂等辅浆料，是典型的难降解高浓度有机废水。一般的PVA退浆废水中PVA含量在1～3wt％，CODCr值可达20000～50000mg/L，占印染废水COD总量的一半以上，而其BOD5/COD仅为0.1左右，可生化性差，传统的生化法和单项技术均难以奏效，需进行预处理，废水达标处理的成本压力较大。
随着“零废物原则”的不断提倡，退浆废水的达标处理需向资源化利用逐步转换。化学凝结法与膜分离法是目前印染企业较为常用的退浆废水PVA回收技术。PVA属于非离子型聚合物，电荷对其吸附作用很弱，不能用一般所采用的产电荷的聚凝剂进行凝聚沉淀，但可以与硼酸盐络合，形成二醇型的立体交联结构，加入高浓度的盐类后可盐析回收。然而，回收后得到浆料盐浓度非常高，可资源化利用的途径较少。膜分离技术通过对废水中污染物的分离、浓缩、回收达到净化污水的目的，主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透等。经膜分离法浓缩后的PVA化学性质不发生改变，十分利于回收及再利用。但浓缩液中共存的辅浆料会影响回收浆料的上浆性能，使得PVA作为浆料功能的再利用受到了限制，其资源化用途需另辟途径。
目前，随着城市大气环境质量的恶化，PVA因其良好的成膜性及粘附性，也被广泛用以制备成为化学抑尘剂，用于改善各类市政工程现场、煤炭等物料堆场及其他裸土地面等开放性扬尘场地的粉尘污染。PVA类抑尘剂的主要成分为PVA及其接枝交联共聚物，加入合适的表面活性剂后，可得到成膜快、附着性好、硬度大、抗风抗雨淋的抑尘剂。此外，抗菌防腐剂及阻燃剂等成分也被普遍添加，用以提高抑尘剂的功能性。对比退浆废水中的组成，除主要成分PVA相同外，防腐剂、表面活性剂等辅助成分都非常类似。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，利用天然高分子物质PVA的高分子特性，浓缩后进行资源化利用，制备成固沙抑尘作用的抑尘剂，在抑尘净化时，操作简单，无毒害，是一种绿色高效的抑尘方法。
本发明的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，包括：
(1)将含聚乙烯醇PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂的退浆废水置于过滤器中进行初步过滤预处理，使废水中的纤维等固形物得到分离，得到PVA退浆废水清液；其中退浆废水中的PVA含量为0.5～3wt％；
(2)利用PVA退浆废水清液原有的热量，以步骤(1)得到的PVA退浆废水清液作为热侧料液，以已冷凝的废水作为冷侧料液，在膜蒸馏装置中透过疏水微滤膜进行初步浓缩，得到PVA含量为2.5～5wt％的PVA浓缩液；
(3)将步骤(2)得到的PVA浓缩液置于多级超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，得到PVA含量为8～12wt％的PVA浓缩液；
(4)将步骤(3)得到的PVA浓缩液与交联剂、阻燃剂混合搅拌，进行调质，得到乳白色粘稠的液体抑尘剂；其中抑尘剂中的PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂、交联剂、阻燃剂的含量比为8～12wt％：0.1～1wt％：0.5～3wt％：1.0～1.5wt％：3～5wt％。
所述步骤(1)中的退浆废水的温度为60～80℃，pH值为8～12。
所述步骤(1)中的退浆废水在纺织厂退浆工序中产生。
所述步骤(1)中的过滤器为精密过滤器或保安过滤器，过滤精度小于50μm。
所述步骤(2)中初步浓缩的工艺参数为：热侧温度为50～80℃，冷侧温度为10～30℃；热侧流速为0.18～0.3m/s，冷侧流速为0.18～0.3m/s；运行时间为12～48h。
所述步骤(2)中的疏水微滤膜的材质为聚四氟乙烯PVDF或聚偏氟乙烯PTFE，孔径为0.1～0.3μm。
所述步骤(2)中的已冷凝的废水为污水厂二级出水。
所述步骤(2)中PVA退浆废水清液中的水以水蒸气的形式透过膜蒸馏装置的疏水微滤膜，进入产水侧获得纯化水。
所述步骤(3)中进一步浓缩的工艺参数为：温度为35～60℃，压力为0.2～0.5MPa，膜面流速为3～5m/s，运行时间为12～48h。
所述步骤(3)中的多级超滤错流装置至少设置两级。
所述步骤(3)中的疏水超滤膜的材质为聚四氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯PTFE或陶瓷，切割分子量为10～100K。
所述步骤(3)中的疏水超滤膜为疏水中空纤维膜、疏水管式膜或疏水陶瓷管式膜。
所述步骤(4)中的交联剂为硼酸、丙烯酸或丙烯酰胺。
所述步骤(4)中的阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。
所述步骤(4)中的调质温度为40～70℃。
所述步骤(4)中PVA浓缩液中的抗菌防腐剂含量小于0.1wt％时，调质时添加抗菌防腐剂。
所述添加的抗菌防腐剂为卡松类抗菌防腐剂。
所述步骤(4)中PVA浓缩液中的表面活性剂含量小于0.5wt％时，调质时添加表面活性剂。
所述添加的表面活性剂为除PVA以外的阴离子或非离子表面活性剂。
所述步骤(4)中的抑尘剂按一定比例稀释后即可使用，可应用于防沙抑尘。
有益效果
(1)本发明具有方法简单，操作方便，环境友好，无二次污染等特点，能够有效利用PVA的高分子特性，在退浆废水中有效地提取出有用物质，浓缩后进行资源化利用，制备出高效的抑尘剂，性能优良，在防尘固沙领域有很大的应用潜力，具有明显的环境效益。
(2)本发明采用适当的膜技术对PVA退浆废水进行处理，既能净化水质使纯化水进行回用，又能将退浆废水中的主要成分PVA进行资源化利用，同时实现较高的环境效益与经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将某纺织企业的含聚乙烯醇PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂的退浆废水置于精密过滤器(过滤精度小于50μm)进行初步过滤预处理，得到预处理后的PVA退浆废水；其中退浆废水中的PVA含量为0.5wt％。
(2)以步骤(1)得到的预处理后的PVA退浆废水作为热侧料液，以已冷凝的废水作为冷侧料液，置于膜蒸馏装置中透过疏水微滤膜进行初步浓缩，其中热侧温度设置为70℃，冷侧温度设置为20℃；热侧流速设置为0.24m/s，冷侧流速设置为0.18m/s；所用疏水微滤膜的材质为PTFE、孔径为0.22μm；运行时间为48h，得到PVA含量为2.5wt％的PVA浓缩液。
(3)将步骤(2)得到的PVA浓缩液置于超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，其中温度设置为70℃，压力设置为0.4MPa，所用疏水超滤膜的材质为PVDF、切割分子量为100K，运行48h，得到PVA含量为5wt％的PVA浓缩液；再次置于超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，其中温度设置为70℃，压力设置为0.4MPa，所用疏水超滤膜的材质为PVDF、切割分子量为50K，运行48h，得到PVA含量为10wt％的PVA浓缩液。
(4)将步骤(3)得到的PVA浓缩液与抗菌防腐剂、表面活性剂、交联剂硼酸、阻燃剂混合搅拌，在温度为50℃下进行调质，得到抑尘剂；其中抑尘剂中的PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂、交联剂、阻燃剂的含量比为10.0wt％：0.5wt％：1.0wt％：1.0wt％：3.0wt％。
实施例2
(1)将某纺织企业的含聚乙烯醇PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂的退浆废水置于精密过滤器(过滤精度小于50μm)进行初步过滤预处理，得到预处理后的PVA退浆废水；其中退浆废水中的PVA含量为0.5wt％。
(2)以步骤(1)得到的预处理后的PVA退浆废水作为热侧料液，以已冷凝的废水作为冷侧料液，置于膜蒸馏装置中透过疏水微滤膜进行初步浓缩，其中热侧温度设置为70℃，冷侧温度设置为20℃；热侧流速设置为0.24m/s，冷侧流速设置为0.18m/s；所用疏水微滤膜的材质为PTFE、孔径为0.22μm；运行时间为48h，得到PVA含量为3wt％的PVA浓缩液。
(3)将步骤(2)得到的PVA浓缩液置于超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，其中温度设置为70℃，压力设置为0.4MPa，所用疏水超滤膜的材质为PVDF、切割分子量为100K，运行48h，得到PVA含量为5.5wt％的PVA浓缩液；再次置于超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，其中温度设置为70℃，压力设置为0.4MPa，所用疏水超滤膜的材质为PVDF、切割分子量为50K，运行48h，得到PVA含量为10.5wt％的PVA浓缩液。
(4)将步骤(3)得到的PVA浓缩液与交联剂硼酸、阻燃剂混合搅拌，在温度为50℃下进行调质，得到抑尘剂；其中抑尘剂中的PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂、交联剂、阻燃剂的含量比为8.0wt％：0.5wt％：0.5wt％：1.0wt％：3.0wt％。
实施例3
对实施例1和实施例2制得的抑尘剂进行相关性能测试，结果如表1所示。
表1实施例1～2所制防尘抑尘剂相关性能测试结果
Figure BDA0001508312740000051
从表中可以看出，本发明实施例1～2所制防尘抑尘剂经测试，抑尘剂生态环保，无毒无害，无腐蚀性，防尘效果显著，具有较好的市场前景。

Claims (10)

1.一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，包括：
(1)将含聚乙烯醇PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂的退浆废水置于过滤器中进行初步过滤预处理，得到PVA退浆废水清液；其中退浆废水中的PVA含量为0.5～3wt％；
(2)以步骤(1)得到的PVA退浆废水清液作为热侧料液，以已冷凝的废水作为冷侧料液，在膜蒸馏装置中透过疏水微滤膜进行初步浓缩，得到PVA含量为2.5～5wt％的PVA浓缩液；
(3)将步骤(2)得到的PVA浓缩液置于多级超滤错流装置中透过疏水超滤膜进行进一步浓缩，得到PVA含量为8～12wt％的PVA浓缩液；
(4)将步骤(3)得到的PVA浓缩液与交联剂、阻燃剂混合搅拌，进行调质，得到抑尘剂；其中抑尘剂中的PVA、抗菌防腐剂、表面活性剂、交联剂、阻燃剂的含量比为8～12wt％：0.1～1wt％：0.5～3wt％：1.0～1.5wt％：3～5wt％；其中交联剂为硼酸、丙烯酸或丙烯酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的退浆废水的温度为60～80℃，pH值为8～12。
3.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(1)中的过滤器为精密过滤器或保安过滤器，过滤精度小于50μm。
4.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(2)中初步浓缩的工艺参数为：热侧温度为50～80℃，冷侧温度为10～30℃；热侧流速为0.18～0.3m/s，冷侧流速为0.18～0.3m/s；运行时间为12～48h。
5.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的疏水微滤膜的材质为聚四氟乙烯PVDF或聚偏氟乙烯PTFE，孔径为0.1～0.3μm。
6.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(3)中进一步浓缩的工艺参数为：温度为35～60℃，压力为0.2～0.5MPa，膜面流速为3～5m/s，运行时间为12～48h。
7.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(3)中的多级超滤错流装置至少设置两级；疏水超滤膜的材质为聚四氟乙烯PVDF、聚偏氟乙烯PTFE或陶瓷，切割分子量为10～100K。
8.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(4)中的阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；调质温度为40～70℃。
9.根据权利要求1所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述步骤(4)中PVA浓缩液中的抗菌防腐剂含量小于0.1wt％时，调质时添加抗菌防腐剂；表面活性剂含量小于0.5wt％时，调质时添加表面活性剂。
10.根据权利要求1或9所述的一种利用含聚乙烯醇退浆废水资源化制备抑尘剂的方法，其特征在于：所述添加的抗菌防腐剂为卡松类抗菌防腐剂；所述添加的表面活性剂为除PVA以外的阴离子或非离子表面活性剂。
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